Расчетно-графическое задание

“Движение заряженной частицы в электрическом поле”

Заряженная частица влетает в плоский конденсатор под углом ₊ к отрицательно заряженной пластине или под углом _ к положительно заряженной пластине на расстоянии h₀ от отрицательно заряженной пластины.

Параметры частицы:

m – масса,

q – заряд,

v₀ – начальная скорость,

E ₀ – начальная энергия.

Параметры конденсатора:

d – расстояние между пластинами,

l – длина пластины (пластина имеет форму квадрата),

Q – заряд,

U – разность потенциалов между пластинами,

C – емкость,

W – энергия.

Численные значения параметров частицы и конденсатора приведены в таблицах 1 и 2 в соответствии с номером варианта. Определить величины, отмеченные знаком вопроса. Построить графики зависимостей, отмеченные знаком “+” в таблице 3 для каждого варианта:

R(t) – зависимость радиуса кривизны траектории частицы от времени полета в конденсаторе,

a_(t) – зависимость тангенциального ускорения частицы от времени полета в конденсаторе,

a_n(t) – зависимость нормального ускорения частицы от времени полета в конденсаторе,

y(x) – зависимость координаты – “y” частицы от ее положения “x” (направление осей X, Y показано на рисунке).

E(t) – зависимость кинетической энергии частицы от времени полета в конденсаторе,

V(X) – зависимость скорости частицы от ее координаты “X”,

a_(y) – зависимость тангенциального ускорения частицы от ее координаты “y”,

a_n(y) – зависимость нормального ускорения частицы от ее координаты “y”.

Рис. Исходные параметры частицы.

На частицу действует сила тяжести, направленная против оси Y.

Таблица 1.

Параметры частицы

Вариант	Частица	+,град.	-, град.	v0, км/с	h0, мм	E 0, кэВ
1	^4He^2+	-	20	?	5.3	10
2	^10B^3+	-	40	100	2.1	?
3	^23Na^+	0	0	?	6	40
4	^31P^+	30	-	?	9	80
5	^121Sb^+	-	15	80	7	?
6	^28N2^+	0	0	?	8.5	120
7	^48BF2^+	10	-	500	12	?
8	^16NH2^-	40	-	200	8	?
9	Протон	0	0	1000	5	?
10	Электрон	30	-	?	4	2
11	^4He^2+	-	40	200	6	?
12	^28N2^+	20	-	400	10	?
13	^31P^+	15	-	300	10.5	?
14	Электрон	0	0	?	7	1
15	^121Sb^+	20	-	?	15	60
16	Протон	-	60	?	5	4
17	^10B^3+	-	20	?	10	20
18	^4He^2+	0	0	400	17	?
19	Электрон	-	15	2000	2	?
20	^16NH2^-	30	-	?	10	30
21	^48BF2^+	-	20	?	5	100
22	Протон	10	-	700	17	?
23	^121Sb^+	-	40	100	5	?
24	^48BF2^+	0	0	?	10	120
25	^4He^2+	-	30	300	2	?
26	Электрон	25	-	?	6	2.5
27	^31P^+	-	15	150	2	?
28	Протон	0	0	900	7	?

Обозначения ионов:

^mXⁿ, где m – атомная масса, X – символ иона, n – заряд иона в единицах элементарного заряда (положительный, если знак “+”, отрицательный – “-”).

Обозначения ионизованных молекул:

^mMⁿ, где m – атомная масса всей молекулы, M – формула молекулы, n – заряд молекулы.

Таблица 2.

Параметры конденсатора

Вариант	d, мм	l, см	Q, мкКл	U, кВ	C, нФ	W, мДж
1	10	50	?	10	?	?
2	5	20	?	?	?	2.2
3	10	40	0.7	?	?	?
4	?	50	?	?	0.2	2
5	?	30	?	7	?	1.5
6	15	?	1.2	?	?	3
7	?	50	?	20	0.1	?
8	?	40	2	15	?	?
9	10	20	0.5	?	?	?
10	20	?	?	20	0.3	?
11	12	40	?	?	?	4
12	?	50	1.5	?	0.15	?
13	12	?	?	18	0.4	?
14	?	40	?	?	0.1	2.5
15	20	30	1.4	?	?	?
16	10	?	?	7	0.3	?
17	?	25	0.3	12	?	?
18	20	40	?	?	?	3
19	?	50	2	?	?	4
20	15	40	?	20	?	?
21	12	?	?	?	0.2	3.5
22	?	30	?	15	?	1.5
23	15	?	?	18	0.3	?
24	20	50	2.5	?	?	?
25	?	40	3	20	?	?
26	15	?	?	15	0.2	?
27	10	40	?	15	?	?
28	15	40	?	?	?	4

Таблица 3.

Графические зависимости

Вариант	R(t)	a(t)	an(t)	y(x)	E(t)	V(x)	a(y)	an(y)
1		+			+
2			+	+
3	+						+
4		+				+
5	+			+
6					+			+
7			+			+
8	+				+
9				+			+
10						+		+
11	+		+
12		+				+
13				+	+
14	+							+
15			+			+
16		+		+
17	+				+
18				+			+
19			+			+
20		+			+
21	+			+
22			+			+
23		+		+
24	+							+
25			+		+
26				+		+
27		+			+
28	+						+